Quasi la metà del carbonio organico immagazzinato nel suolo di tutto il mondo è contenuto nel permafrost artico, che ha subito un rapido scioglimento, e che il materiale organico potrebbe essere convertito in gas serra che aggraverebbe il riscaldamento globale.

Quando il permafrost si scioglie, il consumo microbico di quelle riserve di carbonio produce anidride carbonica, gran parte della quale finisce nell'atmosfera, ma gli scienziati non erano sicuri di come funziona il sistema.

Un nuovo studio pubblicato questa settimana in Comunicazioni sulla natura delinea i meccanismi e sottolinea l'importanza sia della luce solare che della giusta comunità microbica come chiavi per convertire il carbonio del permafrost in CO2. La ricerca è stata supportata dalla National Science Foundation degli Stati Uniti e dal Dipartimento dell'Energia.

"Sappiamo da tempo che i microbi convertono il carbonio in CO2, ma i precedenti tentativi di replicare il sistema artico in ambienti di laboratorio sono falliti, " ha osservato Byron Crump, un biogeochimico dell'Oregon State University e coautore dello studio. "Come risulta, questo perché gli esperimenti di laboratorio non includevano un elemento molto importante:la luce solare.

"Quando il permafrost si scioglie e il carbonio immagazzinato viene rilasciato nei torrenti e nei laghi nell'Artico, si espone alla luce del sole, che aumenta il decadimento di alcune comunità microbiche, e distrugge l'attività per altre comunità. Diversi microbi reagiscono in modo diverso, ma sono centinaia, anche migliaia di microbi diversi là fuori e si scopre che i microbi nei suoli sono ben attrezzati per mangiare il carbonio del permafrost esposto alla luce solare".

Il team di ricerca dell'Oregon State e dell'Università del Michigan è stato in grado di identificare i composti che i microbi preferiscono utilizzando la chimica ad alta risoluzione e gli approcci genetici. Hanno scoperto che la luce solare rende i terreni del permafrost più gustosi per i microbi perché lo converte negli stessi tipi di carbonio che già amano mangiare:il carbonio che sono adattati a metabolizzare.

"Il carbonio di cui stiamo parlando si sposta dal suolo verso fiumi e laghi, dove è completamente esposto alla luce solare, " Crump ha detto. "Non ci sono alberi e nessuna ombra, e d'estate, ci sono 24 ore al giorno di luce solare. Ciò rende la luce solare potenzialmente più importante nella conversione del carbonio in CO2 nell'Artico che in una foresta tropicale, Per esempio."

Mentre il clima continua a scaldarsi, ci sono ramificazioni interessanti per l'Artico, disse Crump, che è un membro della facoltà del College of Earth dell'OSU, Oceano, e Scienze dell'atmosfera.

"La previsione a lungo termine per l'ecosistema della tundra artica prevede che il riscaldamento porti a arbusti e piante più grandi che sostituiscano la tundra, che fornirà ombra dalla luce del sole, " Crump ha detto. "Questo è considerato un feedback negativo. Ma c'è anche un feedback positivo, in quelle stagioni si prevede che si espandano. La primavera arriverà prima, e l'autunno sarà più tardi, e più acqua e carbonio entreranno nei laghi e nei torrenti con una più rapida degradazione del carbonio.

"Quale feedback sarà più forte? Nessuno può dirlo con certezza".

La posta in gioco è alta, disse Crump. C'è più carbonio immagazzinato nel permafrost ghiacciato che nell'atmosfera. Si è accumulato nel corso di milioni di anni da piante che crescono e muoiono, con un processo di decomposizione molto lento a causa del gelo.

"Alcuni della materia organica sono meno gustosi per i microbi di altri, "Crump ha detto, "ma le comunità batteriche sono diverse, quindi ci sarà qualcosa là fuori che vuole quell'energia e la userà".